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柴油车颗粒物排放量占汽车颗粒物总排放量的90%以上,是造成大气环境污染的主要原因之一,对人类健康危害极大。减少或消除柴油车颗粒物排放是国内外研究热点之一。目前,通过燃料改性降低柴油机颗粒物排放的方法主要有两种:一是在柴油中掺混含氧燃料,通过产生大量活性自由基,加快化学反应速度,提高扩散燃烧强度,抑制碳烟前驱物生成并促进燃料完全燃烧,减少颗粒物排放。另一种是在柴油中掺混高挥发性、低着火性燃料,通过增强空气卷吸和延长滞燃期,增加油气混合时间并改善油气混合过程,提高混合气形成质量并增强预混合燃烧量占比,达到降低颗粒物排放的效果。低碳链醇类同时具有高含氧量和高挥发性的特点,但是其极性强,难以直接与柴油互溶。本文在保证互溶性的前提下,分别选择聚甲氧基二甲醚（PODE）和汽油作为高含氧量和高挥发性燃料的代表,与柴油进行掺混。通过国内外研究综述,得到PODE和汽油在柴油中的最佳掺混体积比例为20%。纯柴油记为D100,以20%体积比例PODE与80%体积比例柴油掺混,形成的混合燃料记为D80P20,以20%体积比例汽油与80%体积比例柴油掺混,形成的混合燃料记为D80G20,以10%体积比例PODE、10%体积比例汽油与80%体积比例柴油掺混,形成的混合燃料记为D80G10P10。本文通过高压喷雾雾化—空间自由燃烧—有限空间湍流燃烧—多工况复杂条件燃烧与排放的系统研究,梯次探索了在柴油中掺混汽油和PODE对燃料喷雾、火焰发展、燃烧过程与污染物排放的差异性影响规律。研究结果表明:在柴油中掺混汽油和PODE都会降低喷雾贯穿距离,但能显著增大喷雾锥角,使得喷雾面积增大,展现出改善燃油喷射雾化的效果。掺混汽油对燃料喷雾雾化效果的改善作用大于PODE。混合燃料对燃油喷射雾化能力的改善作用随喷油压力的升高而降低。定容燃烧弹内的空间自由燃烧和光学发动机的有限空间湍流燃烧的燃烧火焰光学可视化诊断结果均显示在柴油中掺混汽油和PODE都可有效降低燃烧过程中的碳烟生成,并减小燃烧过程中的总自然火焰光强度。由于受限于容弹可视窗口大小和光学发动机强度与污染视窗限制,研究中的喷油量均对应在发动机的小负荷工况。与纯柴油相比,D80G20、D80P20和D80G10P10在小负荷工况下对燃烧火焰总KL因子的最大降幅分别可达88.9%、87.9%和92.2%。即掺混汽油对碳烟的降低能力优于掺混PODE的对碳烟的降低能力。D80G10P10可同时发挥汽油和PODE的优势,在燃烧过程中的总KL因子和总自然火焰发光强度始终在四种燃料中最低。随着提高喷油压力对燃油喷射雾化的改善,燃料性质对改善喷射雾化而降低碳烟的能力有所减弱。与掺混PODE相比,掺混汽油后燃烧过程中的总KL因子随着喷油压力增大而降低的幅度减少高达92.3%。与纯柴油相比,三种混合燃料均可缩短燃烧持续期,提高有效热效率,减少碳烟排放和颗粒物排放。掺混汽油后的混合燃料在小负荷时的有效热效率和缸内峰值温度在四种燃料中最高。掺混PODE后的混合燃料后在中等负荷和大负荷下的有效热效率、缸内峰值温度在四种燃料中最高,而在小负荷工况下的有效热效率和缸内峰值温度在四种燃料中最低。在小负荷工况和部分负荷下,同时掺混汽油和PODE对降低柴油机碳烟/颗粒物排放的效果更显著,在中等负荷和高负荷工况下,掺混PODE对降低柴油机碳烟/颗粒物排放的效果更显著。在0.16 MPa~0.48 MPa BMEP的负荷范围内时,发动机燃用D80G10P10三元混合燃料时的颗粒物排放相比D100,D80G20和D80P20的颗粒物排放的最大降低幅度分别为57.6%,35.7%和21.7%,碳烟排放的最大降低幅度分别为28.6%,26.8%和26.9%。在0.64 MPa~1.29 MPa BMEP的负荷范围内时,发动机燃用D80P20时颗粒物排放相比D100,D80G20和D80G10P10的颗粒物排放的最大降低幅度分别为73.8%,59.0%和36.0%,碳烟排放的最大降低幅度分别为47.5%,37.7%和26.2%。从全负荷范围内燃烧适应性的角度以及对柴油机污染物排放控制的角度来看,在柴油中同时掺混汽油和PODE的三元混合燃料能更有效的平衡柴油机碳烟/颗粒物和NOX排放之间的矛盾关系,结合喷射策略优化,可实现柴油机NOX排放、碳烟排放和颗粒物排放的同时降低。与重型商用车燃用纯柴油相比,燃用三元混合燃料时,颗粒物排放明显降低,NOx排放略有增大。在城区工况、郊区工况和高速工况下,燃用D80G10P10三元混合燃料时柴油车单位时间排放的颗粒物数量浓度比燃用纯柴油可分别降低40.14%,41.06%和40.04%。